云计算及其在数据中心设计中的应用.doc

云计算及其在数据中心设计中的应用 廖建国 摘要：文中介绍了云计算的基本概念、体系结构和特点优势，提出了基于云计算的数据中心设计模型，阐述了其工作原理，并对其性能进行了分析，研究表明，基于云计算的数据中心较传统数据中心优势明显，具有很好的应用推广价值。此外，本文对基于云计算的数据中心实际建设和运用具有一定的理论指导和借鉴参考作用。 ［关键词］云计算；数据中心；设计；应用 1 引言 随着网络的不断普及和发展，依托网络进行业务处理、计算等应用日渐增多，对数据中心的要求也越来越高，为解决传统数据中心信息和资源共享程度低、计算和存储能力弱等问题[1]，探讨将一种新的网络计算技术应用到数据中心设计中，提出了基于云计算的数据中心设计模型，结合云计算的特点优势，对该模型工作原理和性能进行了分析，研究表明，将云计算应用于数据中心是可行的，而且是一种划时代的技术革命，它将能为用户提供更好的网上应用等服务。 2 云计算特性 2.1 基本概念 通常绘制与电信网、计算机网或互联网有关的系统图时，用云的形状表示网络，于是把网络或互联网比喻为“云”。云计算是把存储在个人电脑、移动设备和其他设备上的大量信息集中起来，并把分布在各地的处理器资源集中起来，向用户提供数据和应用程序服务[2]。 云计算通过网络统一调用“云”内各种ICT（信息、通信和技术 Information Communication Technology）资源，实现高性能信息处理，并借助SaaS（软件即服务 Software as a Service）、PaaS(平台即服务 Slatform as a Service)、LaaS（基础设施即服务Infrastructure as a Service）等先进的服务，把强大的计算能力分布到终端用户手中，它是网格计算、虚拟化、服务外包、托管等已有概念的整合与发展。 2.2 体系结构 云计算在技术结构上可分为物理资源层、虚拟化资源层、服务管理中间件层和服务接口层[3]。如图1所示。 图1 云计算技术结构 （1）物理资源层主要是指能支持计算正常运行的一些硬件设备、数据库等，它包括服务器、PC机、存储设备、网络设施、数据库及软件等资源，通过采用并行、分布式、网络等技术，将大量相同类型的同构资源或接近同构资源，组成一个能提供超强功能的集群，形成计算、存储等云资源。 （2）虚拟化资源层将物理资源虚拟化为一些能实现一定操作、具有一定功能、可供调用资源，如计算资源池、网络资源池、存储资源池、数据库资源池等，通过软件技术实现相关的虚拟化功能，包括虚拟环境、虚拟平台、虚拟系统等。 （3）服务管理中间件层是云计算体系结构中的管理系统，负责对云计算的资源进行管理，并对众多应用任务进行调度，使资源能够高效、安全地为应用提供服务，包括用户管理、资源管理、安全管理、映像管理等。 （4）服务接口层为用户提供使用云服务的标准接口，是用户端与云端交互操作的入口，可以完成用户及服务的注册、对服务的定制和使用，包括服务查找、服务访问等。 2.3 特点优势 （1）计算处理能力强 云计算规模相对较大，通常公共云拥有几十万台甚至百万台计算机，企业私有云也一般拥有数百上千台计算机，云服务中成百上万的计算机，形成一个超强的服务器，为用户提供前所未有的计算和数据处理能力。 （2）资源服务灵活 云计算支持用户在任意位置、使用各厂商和不同配置终端获取应用服务。所请求的资源来自“云”，而不是固定的有形的实体。应用在“云”中某处运行，用户不用考虑应用运行的具体位置，只需要一台笔记本或者一个可上网终端，便能获取所需的服务，甚至包括超级计算任务。 （3）使用成本低 由于“云”通过自动化集中式管理和资源的高效利用，所有资源和应用都在“云”端，综合维护成本较低，而且用户不需因某个应用而安装相应的软件，也不需因软件更新而反复升级，用户可以化很少的费用，像自来水、电、煤气那样按需享用。 （4）通用性、扩展性强 云计算不针对特定的应用，在“云”的支撑下可以构造出千变万化的应用，同一个“云”可以同时支撑不同的应用运行。并且，“云”的规模可以动态伸缩，根据应用和用户规模增长的需要灵活扩展。 3 云计算在数据中心设计中的应用 3.1 设计模型 将云计算应用到数据中心设计中，按照四层结构，构造相应模型，如图2所示。 图2 数据中心模型 服务提供层采用SOA（面向服务的体系架构 Services-Oriented Architecture）进行设计，通过服务提供者、请求者和注册中心之间的交互实现服务调用。管理中间件层负责资源管理、任务管理、用户管理和安全管理等工作。在资源虚拟层，采用“分割”资源方式，将服务器、存储设备、网络设备等进行虚拟化，方便用户调用所需的计算资源、网络资源、存储资源和数据库资源等。 3.2